Реферат: Эволюция живых организмов
по дисциплине: КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
на тему: ЭВОЛЮЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Проверил Выполнил
преподаватель: студент:
Епин В.Н. Николаев А.Г.
Шифр 07-МТ-863
Екатеринбург
2008
СОДЕРЖАНИЕ
| I. | Становление эволюционной теории | 3 |
| II. | Эволюция живых организмов | 6 |
| 1. | Эволюционная теория Ч.Дарвина | 6 |
| 2. | Теория отбора А.А.Травина | 8 |
| 3. | Естественный отбор И.И.Шмальгаузена | 16 |
| III. | Роль генетики в современном эволюционном учении | 18 |
| Список использованной литературы | 20 |
I.Становление эволюционной теории
Эволюционное учение - это совокупность представлений о механизмах и закономерностях исторических изменений (эволюции) в живой природе.
Предметом изучения эволюционного учения являются факторы, конкретные пути и механизмы эволюции отдельных групп организмов и всего живого мира в целом, а также закономерности индивидуального развития организма.
Истоки эволюционных воззрений восходят к глубокой древности. Философы Древней Греции и Древнего Рима (Демокрит, Анаксагор, Аристотель, Лукреций, Кар и др.) высказывали различные предположения о развитии и превращениях организмов, а также о движущих силах этих явлений. Но их выводы носили характер догадок и не опирались на конкретные научные факты.
В средние века господство религиозного догматизма и схоластики привело к проповедыванию абсолютного постоянства природы: все виды, однажды появившиеся в результате божественного акта творения, навечно остаются неизменными.
В 15-18 в.в. в связи с великими географическими открытиями произошло накопление фактического материала о многообразии животного и растительного мира. Исследование такого многообразия способствовало развитию сравнительного метода, позволяющего изучать животные и растительные организмы по признакам сходства и различия. Это привело к становлению систематики и сравнительной анатомии, сыгравших огромную роль в формировании эволюционного учения.
Одним из создателей классических трудов по систематике органического мира был шведский натуралист К.Линней. Являясь сторонником господствующей теории божественного творения, он утверждал, что «каждый вид - это потомство одной пары, созданной богом при сотворении мира», но все же допускал возможность ограниченного видообразования.
В трудах многих естествоиспытателей второй половины 18 в. излагались различные гипотезы развития природы, сыгравшие прогрессивную роль в становлении естествознания. В частности, французский ученый Ж.Робине, опираясь на учение немецкого философа Г.Лейбница о непрерывности, считал, что все живое происходит от одного и того же источника, от одной и той же материи. Первые формы были примитивны, от них путем преемственного развития возник восходящий ряд современных форм. Путь шел от минералов к растениям, от них к животным, от животных к человеку. Швейцарский естествоиспытатель Ш.Бонне, также опираясь на философию Г.Лейбница и развивая идею о предустановленном творцом (богом) порядке, изображал отношения между живыми и неживыми объектами природы в виде лестницы. На нижних ее ступенях располагаются атомы и минералы, затем все выше и выше - растения, животные, человек, херувимы и, наконец, бог. Несмотря на внешне прогрессивный характер и стремление к установлению определенной системы развития органического мира, все подобные теории имеют лишь внешнее сходство с эволюционными и очень близки к идее об иерархическом порядке, предустановленном высшим началом (творцом, богом). Исключительно большое значение для материалистического объяснения законов природы имели работы французских материалистов Ж.Ламетри, Д.Дидро и К.Гельвеция, отвергавших идею божества. Вклад в развитие эволюционных представлений внесли также русские ученые М.В.Ломоносов, А.Н.Радищев.
Первая попытка создания целостного учения об эволюции живых существ принадлежит французскому зоологу Ж.Б.Ламарку. В его труде «Философия зоологии», вышедшем в 1809 г., содержатся основные возражения против идеи вечности и неизменности видов. Изучение многообразия животных и растений позволило Ж.Б.Ламарку высказать предположение о существовании прогрессивной эволюции, движущая сила которой - стремление природы к совершенствованию, и о наследовании организмами благоприобретенных признаков. Он считал главным фактором эволюции прямое воздействие среды, утверждал, что влияние «упражнения» и «неупражнения» органа ведет к усилению или ослаблению данного органа или признака не только у данной особи, но и, у ее потомства (гипотеза так называемого наследования приобретенных признаков, не получившая экспериментального подтверждения). Несмотря на то, что это учение было недостаточно обосновано и не имело должного фактического подтверждения, Ж.Б.Ламарка можно смело назвать первым эволюционистом, так как он впервые представил проблему в полном объеме, рассматривая эволюционный процесс, совершающийся в геологическом масштабе, как процесс непрерывный, сопровождающийся неограниченной изменчивостью видов животных и растительных организмов.
Французский ученый Ж.Кювье, используя сравнительный метод, получил колоссальный фактический материал, подтверждающий существование эволюции, и высказал идею приспособляемости организмов к условиям окружающей среды и взаимозависимости отдельных частей и органов внутри организма. Ж.Кювье установил закономерность смены животных форм во времени и показал, что чем ближе к геологической современности, тем больше сходства между ископаемыми и современными формами животных. Правда, находясь под влиянием теории божественного акта творения, Ж.Кювье пытался объяснить смену форм животных так называемой теорией катастроф.
Важными открытиями в различных областях естествознания, обогатившими эволюционное учение, ознаменовался 19 в. Сюда можно отнести труды английского естествоиспытателя Ч.Лайеля, в которых он, в противовес теории Ж.Кювье, развивал учение о медленном и непрерывном изменении земной поверхности под влиянием естественных геологических факторов; клеточную теорию немецкого ученого Т.Шванна, подтвердившую единство живой природы, а также исследования ученых многих стран в области эмбриологии, палеонтологии, биогеографии, селекции, сравнительной анатомии. Значительный вклад в развитие эволюционной идеи внесли отечественные ученые-естествоиспытатели К.М.Бэр, К.Ф.Рулье и др.
II. Эволюция живых организмов.
1. Эволюционная теория Ч.Дарвина
Накопленный теоретический и фактический материал был приведен в систему великим английским ученым Ч.Дарвином. Он установил, что главными действующими факторами эволюции являются наследственность, изменчивость и естественный отбор. В своей теории Ч.Дарвин исходил из существования двух типов изменчивости - определенной и неопределенной (наследственной). В том случае, когда действующие условия окружающей среды одинаково влияют на изменение всех или большинства особей, имеет место определенная изменчивость, например, зависимость между климатом и степенью развития кожи или шерстного покрова. Определенная изменчивость, как правило, наследственно не закрепляется (т.е. носит сугубо приспособительный характер). Неопределенные изменения возникают у отдельных особей также под влиянием окружающей среды, но носят случайный характер и наследственны по своей природе. Если возникшие неопределенные изменения полезны для данного вида, то в процессе естественного отбора они закрепляются, давая в последующем начало новому виду. Отбор, таким образом, создает приспособленность через уничтожение неприспособленных организмов (т.е. организмов с вредными или бесполезными для данного вида признаками). Поскольку в процессе борьбы за существование выживают и дают потомство только те организмы, которые в наибольшей степени приспособлены к условиям окружающей среды, степень их приспособленности из поколения в поколение возрастает. Благодаря непрерывному действию естественного отбора животные или растения, находящиеся в различных районах обитания, приспосабливаются к местным условиям, изменяются в соответствии с ними в различных направлениях и расходятся в своих признаках (дивергируют). Такой процесс должен приводить к образованию новых форм, так что из одной исходной формы возникает большее или меньшее число новых форм (видов или разновидностей). При этом расхождение признаков не только увеличивает многообразие живых форм, но и создает возможность для лучшего использования природных условий, так как новые организмы (с новыми признаками) способны к существованию в иных, чем исходные, условиях и без конкуренции с ними (например, из-за пищи).
Последующее развитие биологии подтвердило правильность основных положений теории Ч.Дарвина; дарвинизм стал синонимом термина «эволюционное учение». Близко по своей проблематике дарвинизму и современное понятие «синтетическая теория эволюции». Она включает данные генетики, палеонтологии, молекулярной биологии, экологии, этологии. Н.Грин, У.Стаус и Д.Тейлор в своем курсе биологии определяют неодарвинизм как «теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически». Хотя пока не создано твердо установленных законов эволюции, но есть хорошо подкрепленные опытными фактами гипотезы, составляющие в совокупности теорию. Эволюцию в прошлом подтверждают данные палеонтологии, биогеографии, сравнительной эмбриологии и биохимии. Биохимики осуществили дарвиновскую эволюцию на молекулярном уровне. Популяции макромолекул можно заставить развиваться в желаемую сторону, проводя циклы селекции, амплификации и мутации.
Направленная эволюция в некотором смысле подобна искусственному отбору, который используют садоводы, любители кошек и т.п. Только теперь это делается не с организмами или клетками, а на уровне макромолекул. Успех направленной эволюции определяется большим количеством ее участников. Для биохимика вполне обычно исследовать 10-13 разных молекул одновременно, и каждое новое поколение может существовать 1-2 дня (от момента отбора до создания нового поколения).
Молекулярный биолог может читать гены какого-то организма как исторический документ, свидетельствующий об его эволюции, только написанный химическими компонентами молекулы ДНК, и такая информация может стать ключом для следующих этапов работы. Эволюцию в настоящее время можно продемонстрировать селекцией растений и животных, изучением адаптивной радиации, сравнительной биохимии и эмбриологии. В настоящее время исследуется и сам механизм, производящий эволюционные изменения.
Учение Ч.Дарвина было названо Ф.Энгельсом одним из крупнейших достижений естествознания 19 в. Эволюционное учение в форме дарвинизма обосновало возможность использования исторического метода в приложении к природе, нанесло удар по религиозным представлениям о постоянстве и неизменности всего существующего, по идеалистическим и метафизическим взглядам на развитие органического мира.
2. Теория отбора А.А.Травина
На основе теории эволюции Ч.Дарвина в 90-х г.г. появляется новая точка зрения ученого А.А.Травина на такой фактор эволюции, как отбор.
А.А.Травин говорит, что сам Дарвин чаще употреблял термин "подбор", тем самым как бы смещая акцент от механизма (собственно отбора) к результату, то есть к тому, кто и за счет чего оказывается наиболее приспособленным к данным, конкретным условиям среды - подбирается ими. Вот это - упомянутое выше смещение акцента - значимая деталь. Ведь результат, то есть уже осуществленное (выжил! приспособился!), для природы куда важней, чем механизм этого осуществления. Да и есть ли, строго говоря, сам механизм? Что это такое - отбор? Если образно, то это - проверка на адекватность, в биологическом смысле - на адаптивность: так ли широка норма реакции индивида (особи), чтобы стать "своим" в среде с ее конкретными параметрами. То есть, отбор - это некий ОТК (отдел технического контроля), бездумно, бездушно, как бы сугубо механически производящий отбраковку несоответствующих - тех, кто "своим" стать не может и (что важно) не должен передать свои гены следующему поколению. Но это образ - недаром Дарвин, рассуждая об отборе и борьбе за существование, не раз уточнял, что оперирует этими понятиями в некоем метафорическом смысле.
Травин считает, что в последнее время слишком много появилось заблуждений по поводу природы отбора, поэтому, чтобы покончить с заблуждением о творящей, активной роли отбора, он предлагает еще один образ. Видообразование и отбор - это система "ключ - замочная скважина". Благодаря изменчивости каждый вновь созданный ключик проверяется на соответствие замочной скважине. Открыл дверцу - значит, ключик оказался золотым: получен пропуск в эволюционное будущее. Сотворить такой ключик - дело хоть и замешанное на случайности, но само по себе тонкое, а замочная скважина - безразлична и тупа. Отбор - понятие видовое, популяционное, а не индивидуальное (это ясно: живая природа, ее эволюция основаны на примате вида, а не индивида; что до последнего, то справедливо говорить о его выживании, адаптивности, а не о его отборе). Отсюда вопрос: какая популяция с биологической точки зрения будет считаться благополучной? Ответ: та, в которой численность выживших и способных к репродукции индивидов (особей) достаточна для воспроизводства и сохранения необходимой численности следующего поколения. Для того чтобы реализовать конечную видовую цель - создать новое и обязательно жизнеспособное поколение, - необходимо следующее: выжить; выжив, дожить до половой зрелости и размножиться; размножившись, довести "до ума" своих потомков (последнее представляет собой видовую задачу лишь для части видов). Стало быть, с позиций отбора жизнь, точнее, ее благополучие, - это возможность последовательной и обязательной реализации трех означенных этапов. Потому-то и типов отбора тоже три: отбор на выживаемость (жизнеспособность), отбор на размножаемость (дожить до репродуктивного возраста и размножиться) и отбор на продолжительность жизни (после размножения прожить еще n лет, необходимых для кормления, защиты и первичного обучения потомства).
Отбор - это "немного" не то. Потому что, если отбор - некая функция как бы со знаком минус (отбраковываются, в терминах Дарвина, наименее приспособленные), то должна быть соответственно и функция со знаком плюс. И эти две функции не могут не быть как-то взаимосвязаны. Чем меньше (или больше) давление отбора, тем, наоборот, больше (или меньше) приспособленность. И приспособленность, конечно, не на индивидуальном уровне, а на популяционном. Под этим, уже вполне конкретным, а не образным понятием биологи разумеют в общем виде не что иное, как вероятность - вероятность для популяции (или ее части) передать свои гены следующему поколению. (Величина эта относительная: она рассчитывается как отношение среднего числа потомков на поколение в исследуемой части популяции к такому же показателю в сравниваемой или общей популяции.) Если приспособленность популяции равна единице, популяция хорошо приспособлена и стабильна (давление отбора равно нулю, то есть отбора нет); если больше единицы - популяция обладает повышенной приспособленностью (не только отсутствует давление отбора на данную популяцию, но существуют еще и некие факторы, обеспечивающие селективное преимущество этой популяции); ну а если приспособленность меньше единицы, то тут возможно говорить об отборе. Он не механизм, то есть нечто действительно материальное, обладающее специфической функцией. Отбор - это тоже всего лишь вероятность - дополнительная к приспособленности. И если приспособленность для какой-то части популяции составляет, например, 0,7, то показатель, получаемый с помощью элементарной процедуры 1 - 0,7 = 0,3 (а это и есть показатель давления отбора), говорит о том, что шанс не передать свои гены в должном количестве (то есть не создать необходимой численности потомства для поддержания стабильности данной популяции) составляет 0,3, или 30%. Отбор, повторяет Травин, - образ, метафора, а по сути - величина, величина статистическая, вероятностная, исчисляемая через приспособленность и показывающая, насколько популяция не дотягивает до того, чтобы быть приспособленной стопроцентно. А вот за счет чего не дотягивает, за счет каких факторов, снижающих приспособленность, - это уже другая история, которой посвящены тома научной литературы. Вся медицина, и в особенности педиатрия, - это не что иное, как энциклопедия факторов отбора (болезни, причины, их вызывающие). А помимо медицины есть еще кое-что. Генетика. Ей-то про отбор - в его истинном понимании - известно самое существенное. Многие биологи, научные исследования которых так или иначе связаны с генетикой, нередко пребывают в заблуждении относительно того, насколько выражен эффект естественного отбора на современном этапе развития человека как вида. Вот тезис, так щедро размножившийся в научной (в том числе социологической) и научно-популярной литературе: сегодня, в условиях цивилизованного общества, человек фактически вышел из-под влияния естественного отбора.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--